Urządzenia ubieralne stały się powszechne i zyskują coraz większą popularność. Urządzenia te zazwyczaj łączą biomateriały z elektroniką. Niektóre nadające się do noszenia urządzenia elektromagnetyczne działają jak zbieracze energii mechanicznej w celu dostarczania energii. Obecnie, nie jest dostępny żaden „bezpośredni interfejs elektrogenetyczny”. Dlatego urządzenia do noszenia nie mogą bezpośrednio programować terapii opartych na genach. Naukowcy opracowali pierwszy bezpośredni interfejs elektrogenetyczny, który umożliwia ekspresję transgenu w komórkach ludzkich. Nazwany DART (technologia regulacji uruchamianej prądem stałym) wykorzystuje zasilanie prądem stałym do generowania reaktywnych form tlenu, które działają na syntetycznych promotorach w celu ekspresji. W modelu myszy z cukrzycą typu 1 urządzenie stymulowało wszczepione podskórnie zmodyfikowane komórki ludzkie w celu uwolnienia insuliny, która przywróciła normalne funkcjonowanie organizmu. krew poziom cukru.
Urządzenia elektroniczne do noszenia, takie jak smartwatche, monitory fitness, zestawy słuchawkowe VR, inteligentna biżuteria, okulary z dostępem do Internetu, zestawy słuchawkowe Bluetooth i wiele urządzeń związanych ze zdrowiem są obecnie powszechne i coraz bardziej zyskują na popularności, szczególnie w dziedzinie zdrowia. Zwykle nieinwazyjne urządzenia związane ze zdrowiem łączą biomateriały (w tym enzymy) z elektroniką i służą do monitorowania mobilności, parametrów życiowych i biomarkerów w płynach biologicznych (pocie, ślinie, płynie śródmiąższowym i łzach). Niektóre urządzenia do noszenia na ciele, urządzenia elektromagnetyczne, działają również jako zbieracze energii mechanicznej w celu dostarczania energii.
Połączone urządzenia do noszenia odgrywają kluczową rolę w gromadzeniu danych dotyczących zdrowia poszczególnych osób, które mogą być przydatne w zapewnianiu spersonalizowanej opieki zdrowotnej, w tym terapii genowych. Cukrzyca typu 1 jest jednym z takich warunków, w których urządzenie monitorujące do noszenia może stymulować i kontrolować ekspresję insuliny w podskórnie wszczepionych ludzkich komórkach w celu uwolnienia insuliny i przywrócenia prawidłowego poziomu cukru we krwi. Urządzenia wymagałyby interfejsu elektrogenetycznego do kontrolowania ekspresji genów. Jednak ze względu na niedostępność jakiegokolwiek funkcjonalnego interfejsu komunikacyjnego światy elektroniczne i genetyczne pozostają w dużej mierze niekompatybilne, a urządzenia ubieralne nie rozwinęły się jeszcze w celu zapewniania terapie oparte na genach.
Naukowcom z ETH Zurich w Bazylei w Szwajcarii udało się ostatnio opracować taki interfejs, który umożliwił urządzeniu elektronicznemu komunikację ze światem genetycznym za pomocą prądu stałego o niskim poziomie. Nazwany DART (technologia regulacji uruchamianej prądem stałym), generuje nietoksyczne poziomy reaktywne formy tlenu odwracalnie dostroić syntetyczne promotory. W modelu mysim jego zastosowanie skutecznie stymulowało zmodyfikowane ludzkie komórki wszczepione pod skórę w celu uwolnienia insuliny i przywrócenia poziomu cukru we krwi.
W tej chwili DART wygląda obiecująco, ale przeszedł rygory badań klinicznych i udowodnił swoją wartość pod względem bezpieczeństwa i skuteczności. W przyszłości elektroniczne urządzenia do noszenia z DART mogą być w stanie bezpośrednio zaprogramować interwencje metaboliczne.
***
Referencje:
- Kim J., i in., 2018. Bioelektronika do noszenia: noszone na ciele urządzenia elektroniczne oparte na enzymach. wg. chemia Rez. 2018, 51, 11, 2820–2828. Data publikacji: 6 listopada 2018 r. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451
- Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. i wsp. 2023. Interfejs elektrogenetyczny do programowania ekspresji genów ssaków za pomocą prądu stałego. Metabolizm natury. Opublikowano: 31 lipca 2023 r. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7
***
